Microbiologie et technologies d`analyse

BTS bioanalyses et contrôles
Microbiologie
et technologies d’analyse
Objectifs
L’enseignement de la microbiologie a pour objectifs essentiels :
- de comprendre les implications des microorganismes au cœur du secteur professionnel concerné, que
ces microorganismes interviennent dans la fabrication de bioproduits ou qu’ils en soient les
contaminants ;
- de comprendre les méthodologies des analyses et contrôles pratiqués sur les chaînes de fabrication et
sur les bioproduits ;
- de connaître et de justifier les règles d’hygiène mises en œuvre dans les bioindustries.
L’enseignement s’articule en modules que l’on peut séparer en deux groupes :
-
premier groupe : des modules de connaissances fondamentales indispensables à l’exercice et à
l’évolution de l’activité professionnelle ainsi qu’à d’éventuelles poursuites d’études, traités en
relation avec les bio-industries :
o le monde microbien ;
o la physiologie des microorganismes ;
o les agents chimiques antimicrobiens ;
o la systématique des microorganismes.
-
deuxième groupe : des modules de connaissances spécifiques qui confèrent au titulaire du diplôme
des savoirs particulièrement adaptés aux domaines professionnels concernés par les bioanalyses et
contrôles :
o les flores utiles en microbiologie industrielle ;
o les agents d’altération de la qualité marchande et sanitaire des bioproduits ;
o la prévention des biocontaminations et les contrôles des bioproduits.
Le cours de microbiologie doit impérativement être articulé avec l’enseignement des autres disciplines
biologiques, en particulier les cours de sciences et technologies bioindustrielles et de biologie cellulaire et
moléculaire.
Les activités technologiques en analyse microbiologique et les opérations unitaires en microbiologie
compléteront les éléments du cours et mettront en œuvre les techniques d’analyse et de contrôles relatives
aux méthodologies présentées.
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Module 1
Le monde microbien dans les secteurs
Alimentaire, cosmétique et pharmaceutique
Contenus
Commentaires
1. Classification des êtres vivants
On se limitera à la présentation de l’arbre
phylogénétique des êtres vivants et de l’arbre
phylogénétique des eubactéries.
On établira une comparaison entre cellules
eucaryote et procaryote.
Les critères de classification des eubactéries
seront évoqués puis repris dans le module 4.
2. Les microorganismes eucaryotes
Les structures et ultrastructures des cellules
eucaryotes seront étudiées en cours de biologie
cellulaire et moléculaire.
Classification simplifiée ; structure schématisée
d’une algue unicellulaire.
Etude simplifiée des principaux groupes : Ciliés,
Flagellés, Rhizopodes, Sporozoaires.
Structure schématisée des différentes formes :
levure, hyphe, mycélium.
Classification phénotypique simplifiée.
A partir d’un exemple, on étudiera les cycles de
reproduction d’une levure et d’un champignon
filamenteux.
2.1. Les microalgues
2.2. Les protozoaires
2.3. Les champignons microscopiques
- La cellule fongique :
. organisation en hyphes, le thalle ;
. organes de dissémination et de
reproduction.
- Principaux critères d’identification
3. Les microorganismes procaryotes : les
bactéries
3.1. Formes et groupements
3.2. Eléments structuraux spécifiques
intervenant dans les phénomènes
de résistance, dissémination,
reconnaissance, attachement, fixation.
3.2.1. La paroi
On exploitera les résultats des observations de
morphologies microscopiques par état frais et par
colorations effectuées en laboratoire.
Les structures et ultrastructures, de la membrane
plasmique, du cytoplasme et des ribosomes, du
génome, seront étudiées dans le cours de biologie
cellulaire et moléculaire.
Pour cette étude, on prendra appui sur des
exemples concernant les bioindustries.
On présentera les différentes structures pariétales
et leurs rôles.
On présentera l’architecture de la membrane
externe des bactéries Gram négatif.
La nature des unités constitutives devra être
connue, mais les formules ne seront pas exigées.
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3.2.2. La capsule
3.2.3. Les polymères extracellulaires
3.2.4. Les endospores
3.2.5. Les plasmides
3.2.6. Les flagelles
3.2.7. Les pili d’adhésion
On indiquera sa nature chimique.
On évoquera ses rôles dans la colonisation des
milieux et la résistance à la phagocytose.
On présentera des exemples de polymères de
surface liés et libérés.
L’étude détaillée des étapes de la sporulation ne
sera pas envisagée.
La structure de la spore et les conditions de
sporulation et de germination seront développées.
On indiquera leurs caractéristiques fonctionnelles.
On insistera sur les avantages sélectifs et les
capacités d’adaptation conférés par les plasmides :
résistance, avantages métaboliques, virulence.…
Les caractéristiques structurales, de même que le
transfert plasmidique, seront étudiés en cours de
biologie cellulaire et moléculaire.
On présentera les types de ciliature, l’architecture
globale, la nature chimique, les rôles des flagelles.
On indiquera les principes généraux de leur
fonctionnement.
On présentera des exemples d’adhésines et de
récepteurs intervenant dans les phénomènes
d’adhésion à la muqueuse intestinale.
Module 2
Physiologie des microorganismes
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1. Besoins nutritionnels
1.1. Besoins élémentaires : source de carbone,
d’azote, d’énergie, de soufre, de phosphore
et d’éléments minéraux
1.2. Besoins en facteurs de croissance
On définira et on illustrera les termes
d’autotrophie, d’hétérotrophie, de phototrophie et
de chimiotrophie.
On définira et on illustrera les termes de
prototrophie et d’auxotrophie.
1.3. Interactions nutritionnelles entre
populations microbiennes
On décrira un exemple de synergie, de
compétition et d’antagonisme.
1.4. Applications à la conception et à
l’utilisation des milieux de culture
On prendra des exemples de milieux industriels et
de milieux de culture utilisés en laboratoire et on
montrera comment ces milieux répondent aux
différentes exigences nutritionnelles.
2. Métabolismes
Ce cours devra prendre en compte les acquis du
cours de biochimie présentant les voies
métaboliques classiques : glycolyse, voie des
pentoses phosphate, cycle de Krebs,
β oxydation……
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2.1. Métabolisme énergétique
Types trophiques : phototrophes et
chimiotrophes.
Les mécanismes biochimiques de production
d’ATP : photophosphorylation, phosphorylation
oxydative et phosphorylation au niveau du
substrat, étudiés en biochimie, seront revus
globalement à cette occasion.
Dans cette partie seront envisagés les
métabolismes spécifiques des microorganismes :
respirations aérobie et anaérobie, fermentations.
Les fermentations et les produits obtenus par ces
voies seront plus spécifiquement traités dans le
paragraphe 2.2.
On comparera brièvement la photosynthèse
oxygénique et non oxygénique.
On présentera globalement l’ensemble des voies
de fermentations. On précisera les étapes des
fermentations éthanolique, lactique, butyrique,
propionique, butanediolique et des acides mixtes.
On reliera ces fermentations avec leurs
applications industrielles et analytiques.
Toute application en bioindustries impliquant un
métabolisme particulier sera étudiée dans le cours
de sciences et technologies bioindustrielles.
2.3. Les autres voies cataboliques : catabolisme Ces voies seront étudiées pour l’intérêt des
azoté, catabolisme lipidique.
composés produits dans les bioindustries.
L’ étude sera mise en relation avec celle des flores
d’altération de la qualité marchande.
2.4. Les synthèses
Les voies, leurs régulations et les produits de
synthèse (protéines, polyosides, acides aminés,
vitamines, antibiotiques) intéressant les
bioindustries sont abordés dans le module 5.
2.2. Les fermentations : fermentations
éthanolique, lactique, butyrique,
propionique, butanediolique et des acides
mixtes.
3. Croissance des micro-organismes
Etude cinétique de la croissance en conditions
définies et optimales.
On présentera une courbe de croissance en milieu
non renouvelé par suivi d’absorbance.
On déterminera les différentes phases.
On définira les paramètres : temps de génération
(G) et vitesse spécifique de croissance (Qx).
On déterminera et on calculera les paramètres en
utilisant une représentation logarithmique.
On présentera le suivi de croissance par méthode
pondérale et numération directe de cellules.
Les croissances en milieu renouvelé seront
étudiées lors des opérations unitaires
correspondantes.
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BTS bioanalyses et contrôles
Module 3
Agents antimicrobiens
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L’étude des agents physiques (température, hygrométrie, rayonnements, composition de l’atmosphère
particulière) et celle des procédés associés (stérilisation, pasteurisation, réfrigération, congélation,
techniques d’abaissement de l’activité de l’eau (déshydratation), irradiation, conditionnement en
atmosphère modifiée, de même que la filtration stérilisante) seront réalisées dans le cours de
sciences et technologies bioindustrielles.
Pour chacun des agents envisagés l’étude
comprend :
- la nature chimique ;
- le spectre d’activité et l’utilisation ;
- le mode d’action cellulaire ;
- les effets sur une population : effets
microbiostatique et microbicide ;
- les résistances éventuelles ;
- la toxicité.
L’efficacité de ces agents sera étudiée au
laboratoire conformément aux normes.
1. Les agents chimiques utilisés pour la
conservation des bioproduits
1.1. Conservation des aliments : le chlorure de
sodium, le nitrate et le sel nitrité,
l’anhydride sulfureux, les acides
organiques (acide acétique, acide lactique,
acide propionique…), l’éthanol, les
polyols, le saccharose.
1.2. Conservation des cosmétiques et des
médicaments
On évaluera l’efficacité d’un conservateur par le
« Challenge test » lors des activités
technologiques en microbiologie.
2. Les agents chimiques utilisés dans les
opérations de nettoyage et de désinfection :
classification, propriétés et réglementation.
2.1. Les détergents
2.2. Les désinfectants
On déterminera le pouvoir bactéricide d’un
désinfectant lors des activités technologiques.
3. Les agents chimiques utilisés en
thérapeutique :
3.1 Les antiseptiques
On déterminera le pouvoir bactéricide d’un
antiseptique lors des activités technologiques.
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BTS bioanalyses et contrôles
3.2 Les antibiotiques
Présentation générale des différentes
familles.
On mettra en relation structure chimique et
activité.
Seront traités en activités technologiques de
microbiologie et de biochimie :
- l’étude de la sensibilité des souches aux
antibiotiques : antibiogramme et détermination de
CMI ;
- la recherche d’un antibiotique dans un
bioproduit (aliment) ;
- le dosage d’un antibiotique dans un bioproduit ;
- la croissance de microorganismes en présence
d’un antibiotique ;
- l’utilisation des antibiotiques dans les milieux de
culture comme agents sélectifs.
Module 4
Systématique des microorganismes
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1. Principe et méthodes de la taxonomie
bactérienne
1.1. Supports de la classification phénotypique
1.2. Supports de la classification génotypique
On envisagera :
- la structure et la composition de la paroi ;
- les antigènes somatiques et flagellaires.
On envisagera pour les acides nucléiques : GC%,
ARN 16 S, hybridations, profil de restriction,
amplifications par PCR.
Les méthodes associées à ces principes seront
vues lors des activités technologiques en biologie
cellulaire et moléculaire.
2. Identification probabiliste
Etude de caractères morphologiques et
biochimiques.
On donnera les éléments permettant de
comprendre l’utilisation des logiciels et des
catalogues d’identification lors des activités
technologiques en analyse microbiologique.
3. Systématique des groupes microbiens
intéressant les bioindustries
Cette étude sera conduite lors des activités
technologiques en analyse microbiologique.
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Module 5
Les flores utiles en microbiologie industrielle
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L’ensemble des applications de ce module sera étudié en relation étroite avec les activités
technologiques en analyse microbiologique, notamment lors de l’opération unitaire « fermentation ».
1. Etude des souches et des levains
1.1. Les bactéries lactiques, acétiques, les
levures et les moisissures
1.2. Sélection des souches et des levains
1.3. Amélioration
1.4. Conservation des souches
Différentes méthodes de conservation,
problèmes liés à ces méthodes, choix de la
méthode.
On étudiera leurs rôles dans l’élaboration et la
transformation des aliments. On envisagera les
conséquences de contaminations : bactériophages
des bactéries lactiques, levures killer …
On envisagera la sélection des bactéries lactiques
par l’étude de leur activité acidifiante et par leur
production d’arômes.
On abordera très succinctement les différentes
méthodes d’amélioration des souches.
On évoquera les méthodes de conservation sur
gélose, de congélation en glycérol, de congélation
sur billes, en azote liquide, de dessiccation, de
lyophilisation.
2. Production des souches et des levains
2.1. Les étapes de la production
- Revivification
- Préculture
- Contrôles de pureté, contrôle de stérilité
des milieux de production
- Production en fermenteur
2.2. Production de biomasse : suivi des
principaux paramètres de la croissance
Le cours de sciences et technologies
bioindustrielles traitera de l’étude des
composants du fermenteur , de son
fonctionnement, des systèmes d’acquisition de
données, des systèmes de contrôle et de
régulation, des systèmes de traitement de données.
On s’intéressera au temps de génération, à la
vitesse spécifique de croissance, à la vitesse
spécifique de consommation de substrat, aux
rendements.
2.3. Conditions de croissance
Facteurs physico-chimiques influençant le
développement des souches :
pH, température, oxygénation, fourniture
de nutriments (fed batch …), optimisation.
3. Différents types de production de
métabolites
On présentera un exemple de chaque type de
production (souches utilisées, voies de
biosynthèse et leurs régulations, milieu(x)
utilisé(s), mode(s) de récupération du produit).
3.1. Métabolites primaires : alcools, acides
aminés et organiques, enzymes, vitamines,
polyosides.
3.2. Métabolites secondaires : antibiotiques
3.3. Bioconversions
3.4. Production de vaccins
4. Elaboration d’aliments, transformation
Cette étude sera menée en cours de sciences et
technologies bioindustrielles.
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BTS bioanalyses et contrôles
Module 6
Les agents d’altération de la qualité marchande et sanitaire des bioproduits
Contenus
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1. Origine des flores d’altération
1.1. Flores d’origine exogène
- Flores saprophytes (eau, sol, air, surface,
matériel)
- Flores commensales et pathogènes de
l’homme et des animaux
1.2. Flores d’origine endogène
- Flores commensales des animaux
- Flores pathogènes des animaux
- Flore résidente des végétaux
2. Flores d’altération de la qualité marchande
2.1.Flore mésophile aérobie totale
2.2.Flores bactériennes d’altération
sélectionnées par les caractéristiques
physico-chimiques du bioproduit
2.3.Flores bactériennes d’altération liées au
mode de fabrication et de conservation
2.4.Flore fongique
On développera la composition et les rôles des
flores cutanée, oropharyngée et intestinale.
On explicitera les notions de flores résidentes et
transitoires et de porteurs asymptomatiques.
On traitera, comme exemple, les bactéries
pathogènes retrouvées dans le lait cru.
On évoquera l’importance de la « chaîne du
froid ».
La flore mésophile aérobie totale sera envisagée
comme un indice de la qualité du bioproduit.
On traitera des flores lipolytique, caséolytique,
lactique, acétique, xérophile, osmophile.
On traitera les flores mésophiles protéolytiques
(flore de putréfaction), psychrotrophes et
thermorésistantes.
On étudiera les rôles des levures et moisissures
dans les phénomènes d’altération des bioproduits.
3. Flores indicatrices de l’altération de la
qualité sanitaire
3.1. Coliformes et coliformes thermotolérants
3.2. Escherichia coli
3.3. Enterobacteriaceae
3.4. Streptocoques fécaux
3.5. Spores de bactéries anaérobies sulfito
réductrices et spores de Clostridium sulfito
réducteurs
4. Les bactéries pathogènes responsables de
TIA(C)
On développera :
- les origines des contaminations ;
- les principaux aliments concernés ;
- les mécanismes physiopathologiques et la
symptomatologie des TIA (C).
On introduira les différentes stratégies
développées par les bactéries et l’importance
du terrain. On évoquera l’estimation
quantitative du pouvoir pathogène des
bactéries.
On s’attachera à montrer la complexité de
certaines pathogénicités, alliant phénomènes
invasifs et toxinogénèse.
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BTS bioanalyses et contrôles
4.1. Interaction bactérie-hôte : rôle du terrain
Les défenses de l’organisme seront abordées sans
faire l’objet d’une revue exhaustive.
On définira l’infection localisée, régionale ou
généralisée, et on insistera sur le cas des hôtes
ayant un système immunitaire déficient.
4.2. Bactéries agissant principalement par leur
pouvoir invasif
On utilisera les éléments du module 1 intervenant
dans les processus d’adhésion et de résistance
pour étudier :
- le franchissement des barrières cutanéo
muqueuses ;
- l’activité antiphagocytaire des bactéries.
La séquestration du fer et ses conséquences seront
également envisagées.
4.2.1. Bactéries entéroinvasives
Shigella
Salmonella
Campylobacter
Yersinia enterocolitica
Escherichia coli entérohémorragiques
4.2.2. Autres bactéries
Listeria monocytogenes
4.3. Bactéries agissant par la production d’une
toxine
On définira les toxines.
On présentera les classifications et les propriétés
des toxines : pouvoir toxique, pouvoir
antigénique, spécificité d’action.
4.3.1.Bactéries agissant par la sécrétion
d’une entérotoxine
Vibrio cholerae
Clostridium perfringens
Staphylococcus aureus
Bacillus cereus
Vibrio parahemolyticus
Esherichia coli entérotoxinogène
4.3.2. Bactérie agissant par la sécrétion
d’une neurotoxine
Clostridium botulinum
4.4. Notions d’épidémiologie
5.Les moisissures productrices de mycotoxines
-
Aflatoxines
Ochratoxines
Ergotamine
Patuline
On définira et on donnera des exemples de :
épidémie, pandémie, endémie, cas sporadique.
On évoquera la surveillance des TIAC.
On définira incidence et prévalence.
On développera :
- les origines des contaminations par les
moisissures ;
- les principaux aliments concernés ;
- les effets des principales mycotoxines.
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BTS bioanalyses et contrôles
6. Les algues productrices de toxines
On décrira les effets sur l’organisme de l’ingestion
de coquillages et poissons parasités par des algues
toxiques : PSP et DSP (phycotoxines paralysantes
et diarrhéiques).
7. Les parasites
On se limitera à une présentation succincte de
l’origine alimentaire, des moyens de prévention
contre ces parasites, de l’aspect clinique des
parasitoses.
7.1. Helminthes
Cestodes : Taenia
Trématodes : Fasciola hepatica
(Douve du foie)
Nématodes : Anisakis, Trichinella
7.2. Protozoaires
Toxoplasma gondii
Entamœba histolytica
Giardia intestinalis
Les virus et leurs implications dans les infections alimentaires seront traités dans le cours de biologie
cellulaire et moléculaire
Module 7
Prévention contre les biocontaminations et contrôles des bioproduits
Contenus
1. Prévention des biocontaminations
Commentaires
Cette étude sera conduite en relation avec la
démarche HACCP développée dans le module
« qualité » du cours de sciences et technologies
bioindustrielles.
Les méthodes de contrôle seront appliquées lors
des activités technologiques en analyse
microbiologique.
1.1. Conception et hygiène des locaux (surface
et matériel, sol) nettoyage, désinfection
1.2. Etude de l’aérobiocontamination, salles à
atmosphère contrôlée
1.3. Hygiène du personnel
1.4. Sélection et stockage des matières
premières
1.5. Eaux de fabrication, de lavage, de rinçage
Cette étude sera menée en relation avec le cours
de sciences et technologies bioindustrielles.
1.6. Conditionnement aseptique
2. Contrôles des bioproduits
2.1. Les critères microbiologiques
On définira les différents types de critères :
officiels, auto-critères.
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BTS bioanalyses et contrôles
2.2. Les méthodes de contrôle
- Méthodes officielles
- Méthodes normalisées : AFNOR, ISO…
- Méthodes alternatives (rapides)
- Validation AFNOR
On définira les notions de méthode de référence et
méthode de routine.
On explicitera les critères de choix de la méthode
de contrôle.
On différenciera méthode horizontale et méthode
sectorielle.
2.3. Les niveaux de contrôle dans la fabrication On traitera du contrôle des matières premières,
des contrôles en cours de fabrication et contrôle
du produit fini. L’étude de ces différents niveaux
sera réalisée en relation avec la démarche
HACCP développée dans le module « qualité » du
cours de sciences et technologies bioindustrielles.
2.4. Les étapes du contrôle
- Echantillonnage et plans
d’échantillonnage
- Prélèvements et préparation de
l’échantillon pour analyse
2.5. Méthodes de quantification
- Dénombrement direct des cellules
L’ensemble de ces méthodes sera appliqué lors
(cytométrie, DEFT),
des activités technologiques en analyse
- Dénombrement après culture
microbiologique.
- Evaluation de l’activité globale
(impédancemétrie, ATP métrie)
2.6. Méthodes de recherche et d’identification
- Méthodes traditionnelles
L’ensemble de ces méthodes sera appliqué lors
des activités technologiques en analyse
- Méthodes rapides (immunoenzymologie, microbiologique.
sondes nucléiques, amplification
L’ensemble de ces méthodes sera appliqué lors
génique).
des activités technologiques en biologie cellulaire
et moléculaire.
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BTS bioanalyses et contrôles
Activités technologiques
en analyse microbiologique
Cet enseignement est dispensé dans un laboratoire réservé à la microbiologie, en groupe d’atelier dont
l’effectif ne peut être supérieur à quinze.
Au cours de cette formation, les étudiants seront conduits à :
- préparer les appareils, les milieux de culture et les réactifs ;
- observer les microorganismes ;
- isoler et identifier les microorganismes ;
- maîtriser la culture des microorganismes, c’est-à-dire choisir les milieux de culture et réaliser des
conditions convenables de culture ;
- quantifier les populations microbiennes ;
- évaluer l’efficacité des agents antimicrobiens ;
- effectuer, selon les normes en vigueur, les contrôles de la qualité sanitaire et marchande des bioproduits
et les contrôles des environnements associés ;
- mener des opérations unitaires de fermentation et de stérilisation ou pasteurisation.
Ces différentes activités correspondent aux compétences C1. 2.
Les points correspondant aux compétences C2. 3, C2. 4, C4. 2, C4. 4, C5. 2 ne font pas l’objet d’une
description détaillée, mais ils sont systématiquement abordés au cours des différentes manipulations
proposées.
Le programme d’activités technologiques en analyse microbiologique permet de mettre en œuvre un grand
nombre de méthodes. Cependant, lorsque cela est précisé, certaines méthodes pourront n’être abordées que
de façon théorique. Les étudiants devront alors en connaître les principes, évaluer les risques spécifiques
associés et être en mesure d’exploiter les résultats que ces méthodes permettent d’obtenir.
Le respect des règles relatives à la prévention de la santé et à la protection de l’environnement doit
demeurer un souci constant et prioritaire lors de la mise en œuvre des activités technologiques en
microbiologie, comme doit l’être la pratique de la démarche de prévention des risques professionnels.
L’outil informatique sera largement utilisé.
On sensibilisera les étudiants au coût des appareils, matériels et produits.
Module 1
Observations et culture des microorganismes
Contenus
Commentaires
Observations et descriptions microscopiques de
bactéries, levures, moisissures, algues et
protozoaires.
- Colorations usuelles : Gram, bleu de méthylène
- Colorations spéciales des spores et des
mycobactéries
- Colorations fluorescentes.
1. Techniques microscopiques
Etat frais et colorations
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BTS bioanalyses et contrôles
Observation et description microscopique de
bactéries, levures et moisissures.
Les constituants essentiels des principaux milieux
utilisés en contrôle dans les bioindustries doivent
être connus ainsi que leurs rôles.
Le choix d’un milieu de culture en fonction de son
utilisation doit être maîtrisé.
On utilisera des milieux non sélectifs de base et
enrichis et des milieux sélectifs choisis parmi ceux
utilisés dans les bioindustries.
2. Techniques de culture
2.1.Techniques d’ensemencement et d’isolement
2.2. Préparation et contrôle de l’efficacité des
milieux de culture
Utilisation de souches de microorganismes de
référence pour la validation des milieux de culture
dans la démarche assurance qualité du laboratoire.
2.3. Culture en aérobiose et sous différentes Maîtrise des principaux procédés physicoatmosphères
chimiques permettant d’obtenir la culture des
bactéries anaérobies strictes, microaérophiles,
exigeantes en CO2.
3. Techniques de conservation
Bactéries et champignons microscopiques, souches
de référence, souches industrielles et levains
3.1. Repiquage
3.2. Congélation
3.3. Lyophilisation
Vérification de la conservation des caractères des
souches et des levains.
Etapes et procédés de congélation :
- utilisation de milieux de conservation (géloses,
culots de gélatine …),
- congélation en congélateur, azote liquide,
- utilisation de cryoprotecteurs,
- vérification de la conservation des caractères
des souches et des levains.
Revivification d’une souche congelée.
La lyophilisation pourra n’être étudiée que de façon
théorique.
Module 2
Identification des microorganismes
Etude des caractères morphologiques, biochimiques et antigéniques dans le cas de souches à identifier, de
souches de référence, du contrôle de qualité de levains.
L’identification (1) ou l’orientation (2) porteront sur des groupes microbiens intéressants dans les
bioindustries : Micrococcus (1), Staphylococcus (1), Streptococcus (1), Enterococcus (1), Lactococcus
(1), Leuconostoc (2), Pediococcus (2), Enterobacteriaceae (1), Acinetobacter (1), Pseudomonas et genres
apparentés (1), Vibrio et genres apparentés (1), Listeria (1), Bacillus (1), Lactobacillus (1), Clostridium
(1), Mycobacterium (2), Streptomyces (2), levures et moisissures d’intérêt industriel (1).
90
BTS bioanalyses et contrôles
Contenus
Commentaires
1. Techniques microbiologiques classiques
Les méthodes utilisées devront tenir compte de la
généralisation de techniques émergentes sans pour
autant négliger les techniques traditionnelles
(galeries biochimiques traditionnelles et
miniaturisées).
2. Techniques immunologiques
Immunoagglutination, ELISA,
immunofluorescence, immunocapture…
Ces techniques seront mises en oeuvre en relation
avec les activités technologiques en biologie
moléculaire et cellulaire.
3. Techniques de biologie moléculaire
Utilisation de sondes froides, PCR…
Ces techniques seront mises en oeuvre en relation
avec les activités technologiques en analyse
biochimique.
Module 3
Quantification et suivi de croissance
Contenus
Commentaires
On étudiera les causes d’erreur, les conditions de
reproductibilité ainsi que la variabilité analytique
des résultats obtenus avec les différentes techniques
appliquées à la quantification des bactéries,
moisissures, levures et virus.
1. Techniques de quantification des
microorganismes
1.1. Mesure du nombre
1.1.1. Comptage microscopique
1.1.2. Comptage automatique
1.1.3. Dénombrement après culture
Comptage en cellule, méthode de Breed,
épifluorescence (DEFT).
Compteur de particules, cytométrie en flux,
impédancemétrie ; ces techniques pourront n’être
étudiées que de façon théorique.
Dénombrement en milieu liquide, en milieu solide,
sur membrane.
1.2. Mesure de la biomasse
Opacimétrie, méthode pondérale.
1.3. Mesure de l’activité
Consommation de substrat, apparition d’un produit
du métabolisme.
Les mesures de consommation de substrat et
d’apparition d’un produit du métabolisme seront
réalisées lors de l’opération
unitaire « fermentation ».
ATPmétrie ; cette technique pourra n’être étudiée
que de façon théorique.
91
BTS bioanalyses et contrôles
Etablissement de courbes de croissance.
Détermination des différents paramètres cinétiques.
2. Etude du suivi de croissance en milieu non
renouvelé
Etude de l’influence des différents facteurs physicochimiques : pH, température, oxygénation,
fourniture en substrat.
Détermination de la concentration inhibitrice 50%
(CI50).
Dosage microbiologique de vitamines.
2.1. Suivi de la production de biomasse
2.2. Etude de la croissance en présence d’un
agent antimicrobien
2.3. Etude de la croissance en présence de
vitamines
2.4. Etude de la croissance lors de l’infection
phagique de levains
On réalisera un dénombrement des
bactériophages par la méthode des plages de lyse,
on constituera une suspension stock de phages.
Module 4
Etudes relatives aux agents antimicrobiens
Contenus
Commentaires
Les aspects thérapeutiques de l’étude de la sensibilité aux antibiotiques ne seront pas abordés. Les
exemples seront choisis dans des contextes intéressant les bioindustries.
1. Etude de la sensibilité des souches aux agents
antimicrobiens
Détermination de la CMI par les méthodes en
milieu liquide et en milieu solide.
Antibiogramme par la méthode des disques
2. Recherche et dosage d’un agent
antimicrobien dans un bioproduit
Méthodes des puits et des disques
3. Contrôle de l’efficacité d’un conservateur
Mise en évidence d’un pouvoir inhibiteur
intrinsèque (PII)
Test de résistance à la contamination bactérienne et
fongique : "challenge test"
Test de mesure du temps de réduction décimale
4. Détermination de l’activité bactéricide d’un
antiseptique et/ou d’un désinfectant
Selon les normes en vigueur :
- méthode de dilution-neutralisation ;
- méthode de filtration sur membrane.
5. Evaluation de l’activité bactéricide de
radiations UV
Evaluation des doses létales. Travail statistique sur
une population.
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BTS bioanalyses et contrôles
Module 5
Contrôles microbiologiques
Contenus
1. Contrôles de la qualité microbiologique des
bioproduits
1.1. Aliments :
- Eau d’alimentation
- Laits et produits laitiers
- Viandes
- Conserves
- Produits de la mer
- Plats cuisinés
1.2. Produits cosmétiques
Commentaires
Les différentes analyses respecteront les normes ou
textes réglementaires en vigueur et comprendront :
- échantillonnage et préparation des échantillons
pour essais ;
- dénombrement des flores d’altération de la
qualité marchande ;
- dénombrement des flores indicatrices de la
qualité sanitaire ;
- recherche (et/ou dénombrement) et
identification des bactéries pathogènes ;
- validation des résultats.
Le contrôle des aliments portera sur des produits
choisis pour la diversité des étapes de leur analyse et
des techniques utilisées.
1.3. Médicaments
Toutes les techniques ne sont pas à mettre en œuvre
pour tous les produits. Il faudra toutefois s’assurer
qu’au cours de l’enseignement l’ensemble des
techniques d’analyse des aliments et des produits
cosmétiques, sans exclure les méthodes rapides,
seront mises en application.
On choisira une application pratique qui sera réalisée
2. Contrôles de stérilité
selon les normes ou textes réglementaires existants.
- Des matériels
- Des milieux de culture
- Des produits pharmaceutiques (matériel, Recherche de substances pyrogènes (détection des
certains médicaments)
endotoxines par le test Limulus chromogénique)
3. Contrôles de pollution des locaux et contrôle
de l’hygiène du personnel
3.1. Surfaces et matériels
3.2. Atmosphères
3.3. Hygiène du personnel
Techniques classiques, techniques rapides
Méthode statique, méthode dynamique
Désinfection d’ambiance des locaux
(présentation théorique)
Contrôle de l’hygiène des mains
Mise en évidence des microorganismes de la flore
cutanée, des poils et des cheveux
Recherche de porteurs sains de Staphylococcus
aureus
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BTS bioanalyses et contrôles
Module 6
Opérations unitaires de microbiologie
Contenus
Commentaires
1. Réalisation d’une production en fermenteur
pilote
Il s’agira de mettre en œuvre l’ensemble des
opérations indispensables à la production :
- vérification de la pureté de la souche
productrice ;
- vérification de ses caractères intéressant la
production ;
- préparation des milieux de culture,
stérilisation et vérification de leur stérilité,
- réalisation de la préculture ;
- ensemencement du fermenteur ;
- conduite de la fermentation avec réglage des
points de consigne ;
- suivi de la production par enregistrement et
traitement des données intervenant dans la
régulation ;
- récupération, caractérisation et /ou dosage du
produit formé ;
- arrêt de la fermentation et désinfection ou
stérilisation du milieu de production avant
élimination.
2. Réalisation d’une pasteurisation
(ou stérilisation)
On mettra en œuvre une opération de pasteurisation
dans le domaine alimentaire ou une opération de
stérilisation dans le domaine pharmaceutique ou
alimentaire. La préparation des appareillages et des
matériels, leur nettoyage devront être maîtrisés.
On étudiera l’influence et l’optimisation des
paramètres et on effectuera les contrôles
nécessaires.
On déterminera la valeur pasteurisatrice et/ou
stérilisatrice et l’efficacité pasteurisatrice.
Au préalable, on étudiera la destruction thermique
des bactéries, on déterminera le temps de réduction
décimale DT et le facteur d’inactivation
thermique Z.
On établira le barème de pasteurisation.
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